Системы оперативного тока на электрических подстанциях
Назначение системы оперативного тока на электрических подстанциях
Совокупность источников питания, кабельных линий, шин питания переключающих устройств и других элементов оперативных цепей составляет систему оперативного тока данной электроустановки. Оперативный ток на подстанциях служит для питания вторичных устройств, к которым относятся оперативные цепи защиты, автоматики и телемеханики, аппаратура дистанционного управления, аварийная и предупредительная сигнализация. При нарушениях нормальной работы подстанции оперативный ток используется также для аварийного освещения и электроснабжения электродвигателей (особо ответственных механизмов).
Проектирование установок оперативного тока
Проектирование установки оперативного тока сводят к выбору рода тока, расчету нагрузки, выбору типа источников питания, составлению электрической схемы сети оперативного тока и выбору режима работы.
Требования, предъявляемые к системам оперативного тока
К системам оперативного тока предъявляют требования высокой надежности при коротких замыканиях и других ненормальных режимов в цепях главного тока.
Классификация систем оперативного тока на электрических подстанциях
Применяются следующие системы оперативного тока на подстанциях:
В системах оперативного тока различают:
Постоянный оперативный ток применяется на подстанциях 110-220 кВ со сборными шинами этих напряжений, на подстанциях 35-220 кВ без сборных шин на этих напряжениях с масляными выключателями с электромагнитным приводом, для которых возможность включения от выпрямительных устройств не подтверждена заводом-изготовителем.
Переменный оперативный ток применяется на подстанциях 35/6(10) кВ с масляными выключателями 35 кВ, на подстанциях 35-220/6(10) и 110-220/35/6(10) кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели 6(10)-35 кВ оснащены пружинными приводами.
Выпрямленный оперативный ток должен применяться: на подстанциях 35/6(10) кВ с масляными выключателями 35 кВ, на подстанциях 35-220/6(10) кВ и 110-220/35/6(10) кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели оснащены электромагнитными приводами; на подстанциях 110 кВ с малым числом масляных выключателей на стороне 110 кВ.
Смешанная система постоянного и выпрямленного оперативного тока применяется для уменьшения емкости аккумуляторной батареи за счет применения силовых выпрямительных устройств для питания цепей электромагнитов включения масляных выключателей. Целесообразность применения этой системы должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.
Смешанная система переменного и выпрямленного оперативного тока применяется: для подстанций с переменным оперативным током при установке на вводах питания выключателей с электромагнитным приводом, дл я питания электромагнитов включения которых устанавливаются силовые выпрямительные устройства. Для подстанций 35-220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда не обеспечивается надежная работа защит от блоков питания при трехфазных коротких замыканий на стороне среднего или высшего напряжения.
В этом случае защита трансформаторов выполняется на переменном токе с использованием предварительно заряженных конденсаторов, а остальных элементов подстанции – на выпрямленном оперативном токе.
Система постоянного оперативного тока
В качестве источников постоянного оперативного тока используются аккумуляторные батареи типа СК или СН.
Потребители постоянного тока
Всех потребителей энергии, получающих питание от аккумуляторной батареи, можно разделить на три группы:
1) Постоянно включенная нагрузка – аппараты устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, постоянно обтекаемые током, а также постоянно включенная часть аварийного освещения. Постоянная нагрузка на аккумуляторной батареи зависит от мощности постоянно включенных ламп сигнализации и аварийного освещения, а также от типов реле. Так как постоянные нагрузки невелики и не влияют на выбор батареи, в расчетах можно ориентировочно принимать для крупных подстанций 110-500 кВ значение постоянно включенной на грузки 25 А.
2) Временная нагрузка – появляющаяся при исчезновении переменного тока во время аварийного режима – токи нагрузки аварийного освещения и электродвигателей постоянного тока. Длительность этой нагрузки определяется длительностью аварии (расчетная длительность 0,5 часа).
3) Кратковременная нагрузка (длительностью не более 5 с) создается токами включения и отключения приводов выключателей и автоматов, пусковыми токами электродвигателей и токами нагрузки аппаратов управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, кратковременно обтекаемых током.
При переменном оперативном токе наиболее простым способом питания электромагнитов отключения выключателей является непосредственное включение их во вторичные цепи трансформаторов тока (схемы с реле прямого действия или с дешунтированием электромагнитов отключения при срабатывании защиты). При этом предельные значения токов и напряжений в токовых цепях защиты не должны превышать допустимых значений, а токовые электромагниты отключения (реле типов РТМ, РТВ или ТЭО) должны обеспечивать необходиму ю чувствительность защиты в соответствии с требованиями ПУЭ. Если эти реле не обеспечивают необходимой чувствительности защиты, питание цепей отключения производится от предварительно заряженных конденсаторов.
На подстанциях с переменным оперативным током питание цепей авто-матики, управления и сигнализации производится от шин собственных нужд через стабилизаторы напряжения.
Источниками переменного оперативного тока являются трансформаторы собственных нужд и измерительные трансформаторы тока и напряжения, осуществляющие питание вторичных устройств непосредственно или через промежуточные звенья – блоки питания, конденсаторные устройства. Переменный оперативный ток распределяется централизованно и, следовательно, при его использовании не требуется сложной и дорогой распределительной сети. Однако зависимость питания вторичного оборудования от наличия напряжения в основной сети, недостаточная мощность самих источников (измерительные трансформаторы тока и напряжения) ограничивает область применения оперативного переменного тока.
Трансформаторы тока служат надежными источниками для питания за-щит от коротких замыканий; трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд могут служить источниками для защит от повреждений и ненормальных режимов, не сопровождающихся глубокими понижениями напряжения, когда не требуется высокой стабильности напряжения и допустимы перерывы в питании.
Стабилизаторы напряжения предназначены для:
1) поддержания необходимого напряжения оперативных цепей при работе АЧР, когда возможно о дновременное снижение частоты и напряжения;
2) разделения оперативных цепей и остальных цепей собственных нужд подстанции (освещение, вентиляция, сварка и т.д.), что существенно повышает надежность оперативных цепей.
Система выпрямленного оперативного тока
Для выпрямления переменного тока используются:
Блоки питания стабилизированные типа БПНС-2 совместно с токовыми типа БПТ-1002 – для питания цепей защиты, автоматики, управления.
Блоки питания нестабилизированные типа БПН-1002 – для питания цепей сигнализации и блокировки, что уменьшает разветвленность цепей оперативного тока и обеспечивает возможность выдачи всей мощности стабилизированных блоков для срабатывания защиты и отключения выключателей.
Блоки БПН-1002 вместо БПНС-2 – для питания цепей защиты, автоматики, управления, когда возможность их использования подтверждена расчетом и не требуется стабилизация оперативного напряжения (например, при отсутствии АЧР).
Силовые выпрямительные устройства ТЧ на УКП и УКПК с индуктивным накопителем – для питания включающих электромагнитов приводов масляных выключателей. Индуктивный накопитель обеспечивает включение выключателя на короткое замыкание при зависимом питании цепей включения.
Блоки питания нестабилизированные БПЗ-401 применяются для заряда конденсаторов, которые используются для отключения отделителей, включения короткозамыкателей, отключения выключателей 10(6) кВ защитой минимального напряжения, а также отключения выключателей 35-110 кВ при недостаточной мощности блока питания.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Оперативный ток предназначен для питания вторичных цепей электростанции или подстанции (цепей электромагнитов отключения и включения коммутационных аппаратов, устройств управления, автоматики, сигнализации, защиты и измерения, телемеханики и прочего).
Типы систем оперативного тока
Различают следующие системы оперативного тока на подстанциях:
4) смешанная система оперативного тока –используется комбинация вышеперечисленных систем.
Назначение
Постоянный оперативный ток применяется на распределительных пунктах (РП) 6(10) кВ, а также на всех подстанциях 35 кВ и выше на вновь устанавливаемых объектах [1].
Переменный оперативный ток применяется на распределительных пунктах (РП) 6(10) кВ, на существующих ПС 35/6(10) кВ, и ПС 35-220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения.
Выпрямленный оперативный ток применяется на существующих ПС 35/6(10) кВ, и ПС 35-220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения.
Таким образом наиболее перспективной на данный момент является система оперативного постоянного тока, несмотря на то, что ее применение требует установки аккумуляторных батарей (АБ), увеличивающую стоимость сооружения и вызывает необходимость организации сети постоянного тока.
Состав СОПТ
В общем случае система оперативного постоянного тока имеет в своем составе следующие компоненты:
Зарядное устройство (ЗУ).
Щит постоянного тока (ЩПТ) – комплектное низковольтное распределительное устройство шкафного исполнения, предназначенное для подключения источников питания (АБ и ЗУ) и распределения электроэнергии постоянного тока по группам электроприемников.
Система оперативного постоянного тока может иметь централизованную или децентрализованную структуру. В децентрализованной СОПТ применяется два и более гальванически развязанных комплектами источников постоянного тока, обеспечивающих питание отдельных групп электроприемников, в централизованной – один.
Область применения СОПТ
На ПС 35 кВ и выше должна как правило применяться централизованная (общеподстанционная) система оперативного постоянного тока. При расположении РЗА присоединений ПС в отдельных РЩ, приближенных к первичному оборудованию, необходимо рассматривать целесообразность применения децентрализованной системы СОПТ, состоящей из гальванически не связанных АБ, расположенных в ОПУ и зданиях РЩ.
СОПТ с применением шкафов оперативного тока (ШОТ)
Одним из вариантов организации системы оперативного постоянного тока является использование серийно изготавливаемых шкафов оперативного постоянного тока (ШОТ). Преимуществами шкафного исполнения является удобство обслуживания, осмотра и ремонта при эксплуатации, компактность, относительно небольшая стоимость.
В качестве примера на рисунке 1 показан шкаф оперативного тока типа ШОТ-МТ-1 производства НПП «Микропроцессорные технологии» (рис.1) с применяемым оборудованием.
1 – Аккумуляторные батареи
2 – Зарядно-выпрямительные устройства
4 – Лампы индикации
5 – Вентиляционная решетка
6 – Защитные аппараты
О схеме распределения оперативного тока читайте в следующей статье о системах оперативного тока на нашем сайте. Следите за обновлениями на сайте и социальных сетях!
Для преобразования, аккумулирования и распределения оперативной постоянной электроэнергии на приборы вторичной коммутации, используются системы оперативного постоянного тока – СОПТ.
Из чего состоит СОПТ?
Для начала стоит немного сказать о терминологии. Данную аббревиатуру можно расшифровать, как совокупность преобразовательных, накопительных и распределительных устройств электроэнергии, необходимых для снабжения постоянным оперативным током всех подсоединенных к нему устройств вторичной коммутации. Электроснабжение осуществляется:
Таким образом, с учетом запроса, который поступает от эксплуатирующей стороны, все комплектующие, входящие в состав СОПТ, могут иметь разное исполнение и параметры. Тем не менее, в большинстве случаев в состав системы оперативного постоянного тока входят следующие элементы:
Принцип работы
ЗУ – формирует выпрямляющее напряжение, заряжает аккумуляторные батареи и питает потребители, справляясь со следующими типами нагрузок:
АКБ – от них ток поступает на подстанцию в тех случаях, когда по тем или иным причинам (в первую очередь, из-за аварии) там отсутствует ток. Время работы приборов от АКБ зависит от количества и емкости подключенных батарей.
ШУОТ и АУОТ – шкафы распределения оперативного тока выявляют поврежденные элементы и отключают их при помощи селективных автоматических выключателей. При этом важно использовать выключатели только одного изготовителя.
Виды СОПТ по структуре
Система может иметь 2 вида структур:
Одной из наиболее популярных конфигураций СОПТ на сегодняшний день является– аппарат управления оперативным током. В него входят 3 шкафа:
С точки зрения конструкции, ШУОТ и АУОТ – это комплектное низковольтное устройство шкафного типа. Шкафы могут обладать высокой степенью защиты (для обеспечения безопасности установленной внутри аппаратуры). На фасаде устанавливаются измерительные приборы и светосигнальная арматура для мониторинга состояния коммутационных аппаратов и аварийных сигналов. Внутри шкафы поделены на отсеки:
Защиту от короткого замыкания и перегрузки в щитах обеспечивают коммутационные аппараты. Они создают 3-х уровневую защитную систему:
Для чего требуется система оперативного постоянного тока?
Потребители, которым необходимы СОПТ – оперативные цепи защиты, управления, автоматики и телемеханики, сигнализации (аварийная, предупредительная). Это цепи электромагнитов отключения и включения коммутационных аппаратов, устройств управления, автоматики, сигнализации, защиты и измерения, телемеханики и прочего
Все это – вторичные цепи электростанций и подстанций, или, как их называют, цепи собственных нужд. Характерный пример использования СОПТ – электроснабжение оборудования из-за сбоя работы подстанции, аварийное освещение.
Соответственно, система используется в данных цепях для следующих целей:
Принцип действия
СОПТ в автоматическом режиме подсоединяют источник резервного питания (аккумуляторную батарею) и, таким образом, обеспечивают электропитанием предприятия, офисы и учреждения, где по условиям работы электроснабжение должно быть круглосуточным. Используются в одно- и трехфазных сетях переменного тока с нейтралью глухозаземленного типа.
Виды тока и систем (устройств)
Оперативный ток бывает разный. Соответственно, разными бывают и системы его доставки на приборы.
Основные преимущества применения СОПТ на объектах
В этих и других преимуществах СОПТ вы сможете убедиться самостоятельно, приобретя системы оперативного постоянного тока производства компании РУСЭЛТ. Мы предлагаем вам многообразие конструктивных решений и гарантируем надежность и высокую функциональность работы оборудования.
Оперативный ток на подстанции: назначение, разновидности, схемы
Оперативный ток питает вторичные устройства оборудования, такие как: цепи релейной защиты, устройства автоматики и телемеханики, цепи управления выключателями, аппаратуру дистанционного управления и др.
Источники оперативного тока должны обеспечивать высокую надежность работы, и гарантировать питание устройств во время аварийных режимов. Источники оперативного тока должны обладать стабильным напряжением и мощностью, чтобы их было достаточно для своевременной работы релейной защиты, автоматики и других подстанционных устройств.
Оперативный ток может быть переменным или постоянным.
Постоянный оперативный ток имеет стандартные величины номинального напряжения: 24 В, 48 В, 110 В и 220 В. Аккумуляторные батареи, напряжение которых 110 В или 220 В, являются основными источниками питания оборудования постоянным током. Чтобы повысить надежность источника питания, сеть разделяют на несколько секций — изолированных между собой участков через секционный выключатель с автоматическим вводом резерва. То есть при пропадании напряжения на одной из секции, питание на неё будет подано автоматически с рабочей секции.
Независимо от общего состояния основной сети, аккумуляторные батареи (при постоянном оперативном токе) постоянно обеспечивают ее током, поэтому они, среди источников питания, являются самыми надежными.
Наряду с основным положительным свойством аккумуляторов — надежностью, существуют несколько недостатков этого источника питания. Это: большая стоимость аккумуляторных батарей, сложность сети постоянного тока, и необходимость в их зарядных агрегатах.
Оперативным называется ток, при помощи которого производится управление выключателями, а также питание цепей защит, автоматики и различного вида сигнализации.
Источники оперативного тока должны иметь достаточную величину напряжения и мощности во время к.з. и ненормального режима для действия устройств релейной защиты и автоматики, а также для надежного отключения и включения выключателей.
5.2.Постоянный оперативный ток.
В качестве источника постоянного тока используется аккумуляторные батареи с зарядными устройствами, осуществляющие централизованное питание оперативным током цепей всех присоединений.
Ряд стандартных напряжений постоянного оперативного тока: 24, 48, 110 и 220В.
Для питания устройств РЗА, управления выключателями, аварийной и предупредительной автоматики создается специальная сеть оперативного тока. Для обеспечения надежного питания оперативным током распределительная сеть делится на отдельные участки (секционируются), имеющие самостоятельное питание от сборных шин батареи. А также цепи защищаются от к.з. максимальными автоматами и плавкими предохранителями.
Наиболее ответственными потребителями являются цепи оперативного тока релейной защиты, автоматики и управления выключателями. Эти цепи питаются от отдельных шинок управления, которые делятся на несколько секций для повышения надежности рубильниками. От шинок управления питания на цепи релейной защиты, автоматики и управления подается через отдельные автоматы или предохранители для каждого выключателя.
Хотя аккумуляторные батареи и являются наиболее надежными источниками питания, обеспечивающие необходимые уровни напряжения и мощности вне зависимости от исполнения основной схемы, они в свою очередь являются и самыми дорогими, требующие специальные помещения, зарядные устройства и квалифицированного обслуживания. Поэтому в настоящее время наибольшее распространение получает питание оперативных цепей от источников переменного тока. А постоянный оперативный ток в первую очередь используется на установках, где аккумуляторные батареи требуются как для включения мощных выключателей, так и для ряда других нужд.
В качестве примера исполнения на постоянном оперативном токе рассмотрим однолинейную схему максимальной токовой защиты (МТЗ) с индукционным реле тока РТВ1, имеющим ограниченно-зависимую характеристику выдержки времени.
При срабатывании защиты РТВ1 своим контактом подает напряжение, как правило “+”, на катушку отключения КО выключателя В2 и последний разрывает цепь тока защищаемого присоединения. После этого реле РТВ возвращается в исходное состояние. При этом цепь отключения разрывается контактом БК цепи привода выключателя до размыкания контактов РТВ, что исключает разрыв последним обычно недопустимых токов КО.
Исправность цепи отключения, включая автомат (или предохранитель), БК, КО контролируются промежуточным реле положения выключателя РПВ отпускающемся при исчезновении в нем тока, замыкающегося по цепи отключения, этот ток ограничивается до значений много меньших тока срабатывания КО, сопротивлением самого реле и сопротивлением добавочного резистора. Для исключения сигнализации о нарушении при отключении выключателя размыкающий контакт РПВ соединяется последовательно с размыкающимся контактом реле РПО, контролирующий цепь включения выключателя, размыкающимся при его отключении и разрывающим цепь. Плюс на цепь сигнализации подается от шинок сигнализации.
Возможным видом повреждений в сетях постоянного тока может быть замыкание одного полюса на землю. При появлении второй “земли” возможно шунтирование контакта РТВ и ложное отключение В2. Поэтому предусматривается общая для всей сети постоянного тока защита от замыкания полюса на землю.
5.3.Схема управления выключателя.
Рассмотрим упрощенную схему управления выключателя с электромагнитным приводом. Она содержит катушки КВ и КО электромагнитов включения и отключения, ключ управления КУ, непосредственно управляющий цепью отключения и через контактор КП цепью включения ( токи при включении КВ могут достигать 200-400А), контакты вспомогательных цепей БК1, БК2,связанные с валом выключателя, промежуточное реле РБМ с удерживающей обмоткой и промежуточные реле РПВ и РПО, включенные последовательно соответственно с КО и КП. Схема управления питается от шинок ШУ постоянного тока через автомат АВ, катушка КВ присоединяется к шинкам ШВ, через второй максимальный автомат ( при предохранители). Иногда контакты ключа управления действуют в схеме через промежуточное реле команд.
— предотвратить длительное прохождение тока через не рассчитанную на это КО (как и КВ), например, при заедании ключа или если не разомкнется контакт РЗ при отключении защищаемого элемента;
— исключить работу контакта РЗ на размыкание КО, обычно не рассчитанного на это.
Реле РБМ предотвращает возможность многократного включения выключателя на не устранившиеся к.з. ( осуществляет блокировку от многократного включения), опасность которого может возникнуть, например, если при включении выключателя на к.з., ключ КУ будет длительно задержан или из-за неисправности останется в положении “включить” и выключатель будет многократно отключаться релейной защитой и вновь включаться. Это исключается размыканием цепи включения контактом РБМ и включением вторым контактом РБМ удерживающей обмотки. При этом РБМ держит цепь включения разомкнутой до размыкания КУ.
Вторым назначением РБМ является фиксация подачи отключающего сигнала (например, от защит). Срабатывая при подачи “+” на КО через КУ или РЗ, реле РБМ замыкает свой контакт, через который “+” непосредственно от ШУ подается на его рабочую обмотку и реле РБМ самоудерживается. Самоудерживание снимается при размыкании КЦО. Наличие самоудерживания в РБМ может исключить необходимость иметь его в выходных цепях защит, имеющих, например, недостаточно надежный, вибрирующий контакт.
Промежуточные многоконтактные реле РПВ и РПО предназначены для сигнализации положения выключателя (называются реле “положения”) и для контроля исправности цепей отключения и включения. Это достигается включением обмоток реле последовательно соответственно в цепи отключения и включения, параллельно контактом КУ (РПО, минуя размыкающий контакт РБМ). Ток, проходящий через обмотки реле, определяемый их большим сопротивлением, весьма мал и не влияет на работу КО и КП.
Сигнализация неисправности.
Приводы электромагнитных выключателей снабжаются также набором других блокировочных контактов (типа КСА), связанных с приводом выключателя. Однако они часто считается менее надежными, чем КЦО и КЦВ и управляемые или реле РПВ и РПО. Поэтому в случае необходимости для цепей защиты используется последние.
5.4.Оперативный переменный ток.
Источниками переменного тока могут быть измерительные трансформаторы тока (ТТ), трансформаторы напряжения (ТН) и трансформаторы собственных нужд, включаемые соответственно на токи и напряжения элементов защищаемой установки.
Для выполнения РЗ линий, трансформаторов, генераторов и другого оборудования на переменном оперативном токе применяется несколько способов:
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
